23. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії. Пояснення агрегатних станів речовини на основі мкт. Маса і розмір молекул. Стала Авогадро.

1. Будь-які речовини мають дискретну (переривчасту) будову. Вони складаються з найдрібніших частинок молекул і атомів.

Підтвердженням дискретності є прокатка, кування металу, отримання 1974 року фотографії окремих молекул і атомів, розчинність речовин тощо.

Молекули - найменші частинки, які мають хімічні властивості речовини. Молекули складаються з більш простих частинок - атомів хімічних елементів. У природі є 92 хімічні елементи. Разом із штучними наразі налічується 105 елементів.

Речовину, яка побудована з атомів лише одного виду, називають елементом (водень, кисень, азот тощо). Кожен елемент має свій номер Z в таблиці Менделєєва. Число Z визначає кількість протонів у ядрах атомів і електронів, що рухаються в атомі навколо ядра.

2. Молекули знаходяться в стані неперервного хаотичного (невпорядкованого) руху, що називається тепловим.

Під час нагрівання речовини швидкість теплового руху і кінетична енергія його частинок збільшуються, а під час охолодження зменшуються. Ступінь нагрітості тіла характеризує його температура, яка є мірою середньої кінетичної енергії хаотичного поступального руху молекул цього тіла.

3. Молекули взаємодіють одна з одною із силами електромагнітної природи, причому на великих відстанях вони притягуються, а на малих - відштовхуються. Сили притягання і відштовхування між молекулами діють постійно.

Більшість молекул неорганічних речовин мають діаметр d   10^-10 м і m = 10^-26 кг. Гігантами є молекули білків. Характерний розмір молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), наприклад, досягає кількох сантиметрів.

Маси молекул виражаються малими і незручними для розрахунків числами. Тому як еталон для порівняння використовують спеціальну одиницю - атомну одиницю маси (а.о.м.): за атомну одиницю маси приймають 1/12 долю маси атома вуглецю. Маси всіх атомів і молекул порівнюють з атомною одиницею маси.

Відносною молекулярною (або атомною) масою речовини (Мr) називається відношення маси молекули (або атома) даної речовини (то) до 1/12 мас атома вуглецю (m_oc):

A а.o.м. = mос/12 = 1,66* 10^-27 кг). Відносна молекулярна маса — величина безрозмірна.

Чим більше атомів або молекул в телі, тим більше речовини міститься у ньому. Число молекул в макроскопічному телі величезно. Тому зручно вказувати не абсолютне число атомів і молекул, а відносне. Прийнято порівнювати число молекул або атомів в даному телі з числом атомів в 0,012 кг вуглецю.

Моль дорівнює кількості речовини системи, що містить стільки ж часток (атомів, молекул), скільки міститься атомів в 0,012 кг карбону12. Таке число молекул називається числом Авогадро і дорівнює

Таким чином, число Авогадро визначає кількість молекул в одному молі речовини. Одиниця кількості речовини — моль — входить до числа основних одиниць системи СІ ( поряд з кг, м, с).

Маса одного моля речовини дорівнює

Де m₀- масса однієї молекули речовини, N_A-число Авогадро

Число молекул в довільній масі речовини m можна визначити через число Авогадро

— число молей в даній масі газу. Число молей можна знайти таким чином:

З урахаванням цього

При вивченні властивостей газу за допомогою експериментів було встановлено, що один моль будь-якого газу при нормальних умовах має об'ем 22,4*10^-3 м³ , чи 22,4л. Цей результату повній відповідності з відомим хімічним законом Авогадро: у рівних обвній відповідності з відомим хімічним законом Авогадро: у рівних об'мах різних газів при однакових температурах та тиску міститься однакове число молекул.

Число молекул газу в одиниці об'єму при нормальних умовах називається сталою Лошмідта та позначається nл

nл=2,7*10²⁵ молекул/м³

Агрегатні стани речовини

Відомо, що одна й та ж речовина залежно від умов може перебувати у твердому, рідкому чи газоподібному станах. Яскравим прикладом е лід, вода і пара.

Рідкий, твердий і газоподібний стани речовини називаються агрегатними станами.

У різних агрегатних станах молекули однієї і тієї ж речовини однакові, складаються з одних і тих же атомів. Хоча молекули рідин, газів і твердих тіл рухаються безладно, проте характер руху, розташування і взаємодія молекул різні, цим і пояснюється існування трьох агрегатних станів речовини.

Відстані між молекулами газів значно перевищують розміри самих молекул, тому сили взаємодії між ними малі, молекули рухаються поступально від зіткнення до зіткнення з іншими молекулами. Цим визначається те, що гази леткі (займають весь наданий їм об'єм), легко стискуються.

У рідинах частинки перебувають ближче одна до одної, ніж у газах, тому вони сильніше взаємодіють і не можуть далеко відійти одна від одної, а лише коливаються відносно певних положень, перестрибуючи з одного положення в інше. Тому рідини течуть, набувають форми посудини, зберігають свій об'єм, їх важко стискувати.

У твердих тілах молекули чи атоми під час теплового руху майже не переміщуються з місця на місце: вони коливаються відносно деяких середніх положень. У будові твердих тіл простежується чіткий порядок. Сили взаємодії втримують частини у вузлах кристалічної решітки. Така будова зумовлює багато важливих властивостей твердих тіл: збереження форми й об'єму, малу стисливість тощо.